微波在纺织上的应用

严 瑛

（陕西工业职业技术学院，陕西咸阳 712000）

微波是频率大约在300MHz～300GHz，即波长在1m～10-3m 范围内的电磁波。它位于电磁波谱的红外辐射（光波）和无线电波之间。在一般条件下，微波可方便地穿透某些材料，如玻璃、陶瓷、某些塑料（如聚四氟乙烯）等；同时，微波也可被一些介质材料，如水、碳、橡胶、食品、木材和湿纸等吸收而产生热，因此，微波作为一种能源在家用、工业、科研和其它许多领域获得广泛的应用。这种微波功率是一类不属于通讯用的微波功率。

1 微波的加热原理

微波是一种频率很高，波长很短的无线电波，也称为高频波。微波加热一般采用磁控管作为微波发生器，磁控管的输出功率较大，频率较高且稳定。微波加热不同于一般的常规加热方式，后者是由外部热源通过热辐射由表及里的传导式加热。微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热。微波加热意味着将微波电磁能转变成为热能，其能量是通过空间或媒质以电磁波形式来传递的，对物质的加热过程与物质内部分子的极化有着密切的关系[1]。

在微波加热领域中，被微波处理的物料通常是能以不同程度吸收微波的介质，称为极性介质。所谓极性介质是由许多的一端带正电，另一端带负电的分子组成。如果将介质放于两金属片之间，由于介质中的偶极子做杂乱无章的运动，分子的排列也就毫无规律。如果将50Hz 的交流电加到两块金属板上，电压就会以每秒50 次的速度交替的变换着方向，两极性的电场方向也就随之改变。介质中的偶极子的取向也同样以每秒50 次的速度改变，即做快速摆动。由于分子的热运动和相邻分子间相互作用，偶极子随外加电场方向的改变而作的规律性摆动受到了干扰和阻碍，因而产生了类似摩擦的作用，使杂乱无章的热运动分子获得能量并以热的形式表现出来，介质的温度也就随之升高。如果交变电流频率达到微波频率，则加热效果更加快捷。

2 微波加热的特点

微波加热与传统的加热方法比较，具有以下特点：

（1）体加热作用。可在物料不同深度同时产生热，而不是依靠物料本身的热传导，因此加热更快速、更均匀，大大缩短了处理材料所需的时间，节省了宝贵的能源。同样的热效果，微波加热只需传统加热所需时间的1%～10%就可完成。

（2）反应灵敏。常规的加热方法不论是电热、蒸汽、热空气等，要达到一定的温度都需要预热一段时间，在发生故障或停止加热时，温度的下降又需要较长的时间。而利用微波加热开机几分钟就可以正常运转，调整微波输出功率，加热情况无惰性改变，关机后加热无滞后效应，便于进行自动控制[2]。

（3）加热均匀，微波加热场中，无温度梯度存在，热效率高。

3 微波对化学反应的影响

微波可以直接与化学体系发生作用从而促进各类化学反应的进行。早在1967年N. H. Williams就报道了用微波加快某些化学反应的实验研究结果。1986年加拿大的Raymond J. Giguere 等人发现用微波辐射4-氰基苯氧离子与氰苄的SN2亲核取代反应可以使反应速率提高1240 倍，并且产率也有不同程度的提高。从那时起用微波加速和控制化学反应便受到了人们的高度重视[3]。近年来大量的实验证实微波可以极大地提高一些化学反应的反应速率，使一些在通常条件下不易进行的反应迅速进行[4]。

4 微波在纺织上的应用

随着纺织工业的发展，微波技术在纺织工业中的应用也越来越多。目前，主要的应用有两个方面： 微波测量和微波加热干燥。用微波测量温度、厚度、湿度、速度、长度等，迅速而准确。特别是由于微波测量时，一般与加工物或对象并不直接接触，因此可以在生产线上作连续测量，便于实现自动控制。而微波加热和干燥则在60年代由于微波管生产技术的发展及大量生产成本降低得到了迅速的发展。

4.1 蚕茧微波干燥

蚕茧采用微波干燥使得茧层的温湿度场方向一致，干燥速度快，可由原约5h 左右缩短到约30min，生丝万米吊糙少。同时生产过程可自动化，能减轻操作工的劳动强度和提高生产效率。

4.2 棉花的烘干

雨季收获的棉桃含水量高，容易发生霉烂或影响纤维的质量。用晒干或其它方法烘干，不仅受天气等自然条件的限制，而且在烘干时间、均匀性方面难以掌握。采用微波烘干可以快速、均匀干燥并保持纤维质量，而且杀虫效果显著[5]。

4.3 微波固色

用一般表面加热方法进行干燥，大部分水分是在纤维材料的表面或其附近狭窄的蒸发区内蒸发的。在整个干燥过程中，水从纤维材料的内部向表面移动。当干燥过程结束时，表面上或表面附近的染料浓度比内部的高。用微波加热，蒸发是在整个纤维材料上普遍进行的，液态水很少或没有移动。因此，染料或整理剂在纤维材料中的沉积是均匀的，从而使产品质量提高。

4.4 微波其他应用

微波还可用于丝的脱胶及精练、浆纱干燥、印花蒸化等许多方面，显示出了其特有的性质。

5 结语

现在微波已被广泛应用于从无机反应到有机反应，从医药化工到食品、纺织，从简单的分子反应到复杂的生命过程的各个化学领域，发挥着巨大的作用。

[1]金钦汉. 微波化学[M]. 北京：科学出版社， 2001.

[2]应四新. 微波加热与微波干燥[M]. 北京：国防工业出版社，1976.

[3]樊兴君，尤进茂，谭干祖，等. 微波促进有机化学反应研究进展[J]. 化学进展，1998，10(3)：285.

[4]彭金辉，杨红鹃. 微波辅射法在无机化学中的应用研究[J]. 现代化工，1993(11)：38.

[5]何伟方. 微波在纺织工业中的应用[M]. 北京：纺织工业出版社，1990.